EP2890474A2 - Verfahren zur wäsche von schwefelhaltigen gasen mit einer im kreislauf geführten ammoniakhaltigen waschlösung - Google Patents

Verfahren zur wäsche von schwefelhaltigen gasen mit einer im kreislauf geführten ammoniakhaltigen waschlösung

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EP2890474A2
EP2890474A2 EP13756814.3A EP13756814A EP2890474A2 EP 2890474 A2 EP2890474 A2 EP 2890474A2 EP 13756814 A EP13756814 A EP 13756814A EP 2890474 A2 EP2890474 A2 EP 2890474A2
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EP
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gas
sulfur
solvent
aqueous alkaline
claus
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Withdrawn
Application number
EP13756814.3A
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Holger Thielert
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a process for scrubbing sulfur-containing gases with a recirculating ammonia-containing scrubbing solution, in which a sulfur and nitrogen-containing gas is freed with an aqueous alkaline solvent of sulfur and nitrogen compounds, so that a purified industrial gas and a obtained with nitrogen and sulfur compounds, which is then placed in a desorption column, and then a desorbed sour gas is obtained, which is placed in a Claus process, so that most of the sulfur compounds is removed, and the residual gas from the Claus Hydrogenation to give a sulfur and ammonia-containing residual gas, which is added again to an absorption column, where it is purified with the same aqueous solvent as in the first cycle, and then the loaded solvent from this column into the desorption column from the first gas scrubbing is given, so that only one desorption column is needed. In this way, a single solvent can be used, since only one desorption column is needed, and the plant space requirement and expenditure on equipment can be saved.
  • This patent teaches a process for separating hydrogen sulfide from coke oven gas with subsequent recovery of elemental sulfur in a Claus plant in which the hydrogen sulfide is removed from the coke oven gas by a regenerative scrubber stripper system and the concentrated sour gas into a Claus unit which is used to convert the acid gas into elemental sulfur, wherein according to the invention the Claus unit is operated with only one Claus furnace and at a temperature of less than 250 ° C, and the desulfurized Claus residual gas after leaving the Claus Unit is returned to the gas scrubber.
  • the desulfurized residual gas in the gas scrubbing no residual gas is added to the atmosphere, which would be undesirable for environmental protection reasons, since this may still contain residual sulfur compounds and nitrogen compounds.
  • the gas scrubbing must, however, be designed for this process for an increased proportion of acid gases, as they must absorb the recirculated desulfurized Claus residual gas.
  • gas washing and the nitrogen compounds contained therein are usually washed out of the industrial gas.
  • ⁇ 0 40573 ⁇ 1 teaches a process which supplies ammonia-containing sour gases from an industrial process to a Claus process, and the resulting Claus residual gas is hydrogenated so that the sulfur and nitrogen-containing residual gases are hydrogenated to hydrogen sulfide and ammonia gas subjected to hydrogenation is subjected to gas scrubbing so that the hydrogen sulfide and the ammonia are washed out, and then the resulting loaded solvent is fed to a desorption step, and the resulting desorbed gas is recycled to the Claus process for ammonia combustion.
  • the purified gas obtained in the gas scrubbing of the hydrogenated Claus residual gas is almost nitrogen-free and is added to a stoichiometric Claus unit for the deposition of the sulfur-containing compounds.
  • the process requires a plurality of gas scrubbers, as a result of which an increased amount of equipment and, due to the different solvent cycles, an increased financial outlay is required.
  • an aqueous alkaline solvent can also be used in an advantageous embodiment. This is also much less sensitive to the sulfur dioxide contained in the Claus residual gas after the Claus process.
  • GB1385432A describes a process for treating two different gas streams, each containing hydrogen sulfide and sulfur dioxide, the first gas stream being treated with an aqueous alkaline solvent to retain the hydrogen sulfide in the solvent, and the second gas stream having a second gas stream aqueous alkaline solvent is treated, which additionally containing a reducing sulfur compound, and combining the two loaded solvent streams to precipitate polysulfides which can be removed from the process by decomposition to elemental sulfur so as to recover a regenerated solvent.
  • the aqueous alkaline solvent used is, for example, water containing carbonates and hydroxides of ammonium, alkali metal ions or alkaline earth metal ions.
  • the invention achieves this object by a process by which an industrial gas is purified from an industrial process in a first gas scrubber of acid gases, and the resulting sour gas is desorbed and fed into a Claus unit with subsequent hydrogenation, and the resulting hydrogenated Claus residual gas is passed into an absorption column in which the hydrogenated Claus residual gas is replaced by a renewed gas washing process is freed from acid gases, whereby a laden solvent is also obtained, and the laden solvent thus obtained leads to the same desorption column, in which the loaded solvent from the first gas scrubber is desorbed.
  • a desorption column By using a common desorption column, a desorption column can be saved, which leads to a reduction of the plant space and the equipment cost, and continue to achieve a standardization of equipment parts for the gas scrubbing processes, as in both gas scrubbing processes, a common solvent is used. As a result, a standardization and standardization of the entire gas washing process in a Claus plant can be achieved, which in turn leads to a significant cost saving in the installation of the plant and the maintenance of the operation.
  • suitable industrial processes include the provision of coke oven gas or the provision of refinery gases. Particularly claimed is a process for scrubbing sulfur-containing gases with a recirculated aqueous alkaline solvent, wherein
  • a sulfur and nitrogen-containing sour gas is washed in a gas scrub with an aqueous alkaline solvent, so that the sulfur compounds and the nitrogen compounds are converted into the aqueous alkaline solvent, and
  • the aqueous alkaline solvent in a desorption column is freed from the sulfur compounds and the nitrogen compounds to give a purified alkaline solvent, which is returned to the gas scrubber, and the desorbed gas containing the sulfur compounds and the nitrogen compounds into one Claus furnace in which they are partially burned with an oxygen-containing gas, and then added to a Claus reactor for the production of elemental sulfur, and
  • the Claus residual gas obtained after passing through the Claus reactor is hydrogenated so that the residual sulfur compounds are hydrogenated to hydrogen sulphide and the hydrogenated Claus residual gases are introduced into an absorption column with an aqueous alkaline solvent, and which is characterized in that
  • the sulfur-containing and nitrogen-containing alkaline solvent obtained from the hydrogenated Claus residual gas absorption column is introduced into the desorption column for the aqueous alkaline solvent from the first gas scrubber, so that gas scrubbing for the sulfur- and nitrogen-containing sour gas and the absorption column for the hydrogenated Claus residual gas a common desorption column is used.
  • an aqueous sodium hydroxide solution is used as the aqueous alkaline solvent.
  • This aqueous sodium hydroxide solution may be ammoniacal, as disclosed in US4481172A or GB1467083A.
  • the aqueous sodium hydroxide solution may also contain solubilizers, as exemplified in EP0216486B1.
  • the absorbent aqueous alkaline solvent contains an amine-containing solvent.
  • the aqueous alkaline solvent contains methyldiethanolamine.
  • the aqueous alkaline solvent is an aqueous ammonia-containing solution. In any case, it is necessary to use an alkaline aqueous absorbent as a solvent for gas scrubbing in order to achieve a sufficient absorbency for both the non-oxidic sulfur and nitrogen compounds and for the sulfur dioxide.
  • the desorbed solvent from the gas scrub or the sulfur and nitrogen containing gas from the desorption column, or both are passed through a condenser prior to being fed to the Claus furnace.
  • the cooler is in this case as a heat exchanger.
  • the cooler is operated in this case in an advantageous embodiment with a partial flow of the loaded solvent from the gas scrubbing, which is removed from the absorption column for gas scrubbing, and is fed into the cooler for cooling the desorbed sour gas from the desorption.
  • a partial stream of the desorbed solvent from the desorption column is returned to the absorption column for the hydrogenated Claus residual gas.
  • a further extraction stage which is operated by way of example for better desorption with hot steam, can be taken to the rescue.
  • the condensed from the condenser constituents, which are contained in the aqueous alkaline solvent, and the condensed out aqueous alkaline solvent in the absorption column for the hydrogenated Claus residual gas are not passed into the Claus process, so that it can be operated without a foreign fuel gas depending on the calorific value of the sour gas.
  • the Claus unit is usually operated so that it is carried out in two stages, as listed in the discussed reaction equations (1) and (2). However, it is also possible with a lower utilization of the system, the production of sulfur by stoichiometric combustion according to the reaction equation
  • the Claus furnace is operated at times with the total sulfur-containing gas and a substoichiometric amount of oxygen, so that directly elemental sulfur is obtained in the Claus furnace. This is removed from the process.
  • the desorbed gas obtained from the absorption column for the hydrogenated Claus residual gas is at least temporarily supplied to a combustion.
  • the desorbed gas which is withdrawn from the absorption column for the hydrogenated Claus residual gas can also be fed into the Claus unit.
  • the nitrogen compounds are not completely converted into nitrogen, but not converted depending on the calorific value of the gas to be burned or converted into nitrogen oxides. Therefore, in order to discharge the nitrogen compounds completely from the process, the desorbed gas from the absorption column can be temporarily supplied to its own incinerator.
  • the desorbed gas obtained from the absorption column for the hydrogenated Claus residual gas is at least temporarily returned to the Claus furnace. This provides an opportunity to burn Regulation of the Claus furnace with a preheated gas to control and supply the remaining, combustible compounds in the Claus residual gas to complete combustion.
  • the method according to the invention and the associated system can furthermore contain measuring devices, control devices, control devices, valves, pumps or heating or cooling devices which are familiar to the person skilled in the art for operating such processes at any point in the process flow.
  • the invention has the advantage of a gas scrubbing by absorption with an absorbent solvent from both an industrial process and a hydrogenated Claus residual gas in which nitrogen compounds are still contained, for both processes, a single desorption is used, so that for Both solvents can be used, whereby a standardization and standardization of the gas washing process in a Claus plant can be achieved, resulting in a significant cost savings.
  • the inventive method the sulfur and nitrogen emissions of a process with a Claus process in the atmosphere are kept low.
  • An industrial gas (1) to be purified is placed in a gas washing column (2) for purification with an absorbing solvent. As a result, this is freed from sour gas compounds, so that one receives a purified industrial gas (3).
  • the loaded solvent (4) is passed into a desorption column (5).
  • the loaded solvent (4) is divided by a distributor (4a) into two streams (4b, 4c), the main stream (4b) being added to the desorption column (5).
  • the loaded solvent (4) is desorbed so that the acid gases (6) are recovered.
  • the acid gases (6) are conducted into a cooler (7) which cools the desorbed sour gas (6) by adding the second part stream (4c) of the loaded solvent (4), so that the condensable constituents (7a) condense out.
  • the dried sour gas (8) is fed into a Claus combustion furnace (9) into which an oxygen-containing gas (9a) is supplied. There, the sulfur compounds are oxidized to sulfur dioxide (10, SO 2 ), and the sulfur dioxide obtained in a Claus reactor (11) out.
  • the combustion of the nitrogen-containing residual gases in the desorbed sour gas (6) produces nitrogen (9b).
  • a partial stream (8a) of the dried sour gas (8) is branched off in the gas flow in front of the Claus furnace (9), and also fed into the Claus reactor (11).
  • the hydrogen sulphide over a catalyst reacts with the sulfur dioxide (10) to form elemental sulfur (11a, 8 ), which is withdrawn.
  • the desulfurized Claus residual gas (11 b) is fed into a hydrogenation reactor (12). There, the remaining sulfur and nitrogen compounds are hydrogenated, so that they are present as hydrogen sulfide (H 2 S) and ammonia (NH 3 ). These are placed in an absorption column (13) for the hydrogenated Claus residual gas (12b). This is cooled by a cooler (13a). This gives a purified and desulfurized exhaust gas (13b), which can be put into a combustion.
  • the loaded solvent (14) according to the invention after passing through another cooler (14b) in the same Desorptionsko- lonne (5) as the loaded solvent (4) from the sour gas absorption (2) for the industrial gas (1).
  • the desorbed solvent (15) from the desorption column (5) is split, with a partial stream (15a) being directed into a flash stage (16) which applies a hot vapor stream (16a) to the desorbed solvent (15a) so that all therein contained sour gases (16b) are desorbed.
  • the completely desorbed solvent (17) is returned to the absorption column (2) of the gas scrubbing for the industrial gas (1).
  • the acid gases (16b) expelled by the steam (16a) are returned to the desorption stage (5).
  • a pump 14a, 15e, 17a is used for the return of the loaded or desorbed solvent streams (14,15,17) in each case a pump (14a, 15e, 17a) is used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wäsche von schwefelhaltigen Gasen mit einer im Kreislauf geführten ammoniakhaltigen Waschlösung, in dem ein schwefel- und stickstoffhaltiges Gas mit einem wässrigen alkalischen Lösungsmittel von Schwefel- und Stickstoffverbindungen befreit wird, so dass man ein gereinigtes Industriegas und ein mit Stickstoff- und Schwefelverbindungen beladenes Lösungsmittel erhält, welches dann in eine Desorptionskolonne gegeben wird, und daraufhin ein desorbiertes Sauergas erhalten wird, welches in einen Claus-Prozess gegeben wird, so dass der größte Teil der Schwefelverbindungen entfernt wird, und das Restgas aus dem Claus-Prozess hydriert wird, so dass man ein schwefel- und ammoniakhaltiges Restgas erhält, welches erneut in eine Absorptionskolonne gegeben wird, wo es mit dem gleichen wässrigen Lösungsmittel wie in dem ersten Kreislauf gereinigt wird, und wonach das beladene Lösungsmittel aus dieser Kolonne in die Desorptionskolonne aus der ersten Gaswäsche gegeben wird, so dass nur eine Desorptionskolonne benötigt wird. Auf diese Weise lässt sich ein einziges Lösungsmittel verwenden, da nur eine Desorptionskolonne benötigt wird, und der Anlagenplatzbedarf und apparativer Aufwand können eingespart werden.

Description

Verfahren zur Wäsche von schwefelhaltigen Gasen mit einer im Kreislauf geführten ammoniakhaltigen Waschlösung
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wäsche von schwefelhaltigen Gasen mit einer im Kreislauf geführten ammoniakhaltigen Waschlösung, in dem ein schwefel- und stickstoffhaltiges Gas mit einem wässrigen alkalischen Lösungsmittel von Schwefel- und Stickstoffverbindungen befreit wird, so dass man ein gereinigtes Industriegas und ein mit Stickstoff- und Schwefelverbindungen beladenes Lösungsmittel erhält, welches dann in eine Desorptionskolonne gegeben wird, und daraufhin ein desorbiertes Sauergas erhalten wird, welches in einen Claus-Prozess gegeben wird, so dass der größte Teil der Schwefelverbindungen entfernt wird, und das Restgas aus dem Claus-Prozess hydriert wird, so dass man ein schwefel- und ammoniakhaltiges Restgas erhält, welches erneut in eine Absorptionskolonne gegeben wird, wo es mit dem gleichen wässrigen Lösungsmittel wie in dem ersten Kreislauf gereinigt wird, und wonach das beladene Lösungsmittel aus dieser Kolonne in die Desorptionskolonne aus der ersten Gaswäsche gegeben wird, so dass nur eine Desorptionskolonne benötigt wird. Auf diese Weise lässt sich ein einziges Lösungsmittel verwenden, da nur eine Desorptionskolonne benötigt wird, und der Anla- genplatzbedarf und apparativer Aufwand können eingespart werden.
[0002] Bei der Durchführung von Industrieprozessen werden häufig Industriegase erhalten, die mit schwefelhaltigen Sauergasen beladen sind und deshalb nicht in die Ab- gasentsorgung gegeben werden können. Diese werden deshalb durch eine Gaswäsche aus dem Industriegas entfernt. Dabei fällt ein mit schwefelhaltigen Sauergasen beladenes Lösungsmittel an, welches einem Claus-Prozess zugeführt wird. Der Claus-Prozess um- fasst grob skizziert zwei Reaktionsstufen, die der Umwandlung von Schwefelwasserstoff in elementaren Schwefel dienen. In der ersten Stufe wird ein Teil der schwefelhaltigen Sauergase, welche aus Schwefelwasserstoff (H2S) und schwefelorganischen Verbindungen bestehen, in einem Claus-Ofen mit einem sauerstoffhaltigen Gas verbrannt. Dabei wird Schwefeldioxid (S02) erhalten. Die Reaktion läuft nach der folgenden Reaktionsgleichung ab:
2 H2S + 3 02 2 H20 + 2 S02 (1) [0003] In der zweiten Stufe wird dann der restliche Teil der schwefelhaltigen Sauergase mit dem Schwefeldioxid zur Reaktion gebracht, wobei elementarer Schwefel anfällt, indem die folgende Reaktionsgleichung gilt:
2 H2S + SQ2 -* 2 H20 + VB S; (2) Der Schwefel kann dann von dem restlichen Gas abgetrennt werden. Das restliche entschwefelte Gas kann in die Atmosphäre gegeben werden, oder wird, da es noch restliche Anteile an Schwefel und weiteren schädlichen Gasen enthalten kann, zurück in die Gaswäsche gegeben, die zur Herauswäsche des Sauergases aus dem Industriegas dient. [0004] Einen beispielhaften Claus-Prozess lehrt die EP1527013B1. Diese Patentschrift lehrt ein Verfahren zur Abtrennung von Schwefelwasserstoff aus Koksofengas mit nachfolgender Gewinnung von elementarem Schwefel in einer Claus-Anlage, bei der der Schwefelwasserstoff durch ein regeneratives Wäscher-Stripper-System aus dem Koksofengas entfernt wird, und das konzentrierte Sauergas in eine Claus-Einheit gegeben wird, welche zur Umwandlung des Sauergases in elementaren Schwefel dient, wobei erfindungsgemäß die Claus-Einheit mit nur einem Claus-Ofen und bei einer Temperatur von weniger als 250°C betrieben wird, und das entschwefelte Claus-Restgas nach Austritt aus der Claus-Einheit in die Gaswäsche zurückgeführt wird. Durch die Zurückführung des entschwefelten Restgases in die Gaswäsche wird kein Restgas in die Atmosphäre gegeben, was aus umweltschutztechnischen Gründen unerwünscht wäre, da dieses noch restliche Schwefelverbindungen und Stickstoffverbindungen enthalten kann. Gleichzeitig wird der anlagentechnische Aufwand reduziert. Die Gaswäsche muss jedoch für dieses Verfahren für einen erhöhten an Anteil an Sauergasen ausgelegt sein, da diese das rückgeführte entschwefelte Claus-Restgas aufnehmen muss. [0005] Bei der Gaswäsche werden auch meist die auch die darin enthaltenen Stickstoffverbindungen aus dem Industriegas ausgewaschen. Für bestimmte Anwendungen ist es erforderlich, den Stickstoffanteil in dem zu reinigenden Industriegas teilweise oder vollständig zurückzuführen. Beispiele für solche Anwendungen sind die Herstellung von Eisen nach dem Direktreduktionsverfahren („DRI "-Verfahren) oder bestimmte Weiterarbei- tungsprozesse für Synthesegas. Dies hat zur Folge, dass das Claus-Restgas nicht in das Industriegas zurückgeführt werden kann, da ersteres noch einen restlichen Anteil an Stickstoffverbindungen enthält. Aus diesem Grund wird das Abgas des Claus-Prozesses fast ausschließlich in die Atmosphäre geleitet, so dass dieses bei der Einleitung in die Atmosphäre frei von Schadstoffen sein muss. Schließlich muss auch dafür Sorge getragen werden, dass die Claus-Einheit in dem Claus-Restgas nur einen geringen Anteil an Schwefeldioxid zurücklässt, da dieses sich sonst in dem absorbierenden Lösungsmittel der Gaswäsche anreichert und aufgrund seiner korrosiven Eigenschaften die Effizienz der Gaswäsche beeinträchtigt. [0006] Für Industrieprozesse, bei denen stark schwefelhaltige und stickstoffhaltige Sauergase anfallen, und deren Restgase nach der Abtrennung der Sauergase und der endgültigen Aufarbeitung in die Atmosphäre geleitet werden, ist es deshalb von Vorteil, nach Durchführung des Claus-Prozesses eine Hydrierung durchzuführen, bei der das Schwefeldioxid und die restlichen Schwefelverbindungen in dem Claus-Restgas hydriert werden. Diese werden dadurch zu Schwefelwasserstoff (H2S) hydriert, welcher nach der Zurückführung in die Gaswäsche wieder in die Claus-Einheit zurückgeführt werden kann. Bei der Hydrierung werden auch die restlichen Stickstoffverbindungen wie beispielsweise Amine und Stickoxide hydriert, so dass diese zu Ammoniak (NH3) umgewandelt werden. Das Ammoniak wiederum kann ebenfalls in den Claus-Prozess zurückgeführt werden, wo dieses nach der Zurückführung durch Verbrennung in Stickstoff umgewandelt wird.
[0007] Die Stickstoffverbindungen und das Ammoniak können auf diese Weise aus dem Prozess entfernt werden. Die ΕΡ0 40573Α1 lehrt ein Verfahren, welches ammoni- akhaltige Sauergase aus einem Industrieprozess einem Claus-Prozess zuführt, und das erhaltene Claus-Restgas in eine Hydrierung führt, so dass die schwefel- und stickstoffhaltigen Restgase zu Schwefelwasserstoff und Ammoniak hydriert werden, und das bei der Hydrierung erhaltene Gas einer Gaswäsche unterwirft, so dass der Schwefelwasserstoff und das Ammoniak ausgewaschen werden, und das erhaltene beladene Lösungsmittel anschließend einem Desorptionsschritt zuführt, und das erhaltene desorbierte Gas in den Claus-Prozess zur Ammoniakverbrennung zurückführt. Das bei der Gaswäsche des hydrierten Claus-Restgases erhaltene gereinigte Gas ist nahezu stickstofffrei und wird in eine stöchiometrische Claus-Einheit zur Abscheidung der schwefelhaltigen Verbindungen gegeben. Das Verfahren benötigt jedoch ausgehend von einem zu reinigenden Industriegas mehrere Gaswäschen, wodurch ein erhöhter apparativer Aufwand und durch die unter- schiedlichen Lösungsmittelkreisläufe ein erhöhter finanzieller Aufwand erforderlich wird.
[0008] Liegt ein stark schwefel- und stickstoffhaltiges Sauergas vor, so lässt sich in einer vorteilhaften Ausführungsform auch ein wässriges alkalisches Lösungsmittel verwenden. Dieses ist auch weitaus weniger empfindlich gegenüber dem Schwefeldioxid, welches nach dem Claus-Prozess in dem Claus-Restgas enthalten ist. [0009] Die GB1385432A beschreibt ein Verfahren zur Behandlung von zwei verschiedenen Gasströmen, welche jeweils Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid enthalten, wobei der erste Gasstrom mit einem wässrigen alkalischen Lösungsmittel behandelt wird, so dass der Schwefelwasserstoff in dem Lösungsmittel zurückgehalten wird, und der zweite Gasstrom mit einem wässrigen alkalischen Lösungsmittel behandelt wird, welches zusätzlich eine reduzierende Schwefelverbindung enthält, und die beiden beladenen Lösungsmittelströme vereinigt werden, wobei Polysulfide ausfallen, welche durch Zersetzung zu elementarem Schwefel aus dem Prozess entfernt werden können, so dass ein regeneriertes Lösungsmittel zurückerhalten wird. Als wässriges alkalisches Lösungsmittel wird beispielhaft Wasser eingesetzt, welches Carbonate und Hydroxide von Ammonium, Alkalimetallionen oder Erdalkalimetallionen enthält.
[0010] In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von zwei unterschiedlichen Lösungsmitteln, wie beschrieben, nicht erforderlich ist, wenn eine Nachhydrierung im Abschluss an den Claus-Prozess durchgeführt wird, da der Anteil an Schwefel- dioxid in dem Claus-Restgas dann relativ gering ist, und eine Zugabe von reduzierenden Schwefelverbindungen zu dem zweiten Lösungsmittelstrom nicht erforderlich ist. Die Absorption der Sauergase aus dem Industriegas kann daher sowohl in der ersten Gaswaschstufe, welche zur Reinigung des Sauergases aus dem Industrieprozess dient, als auch in der zweiten Gaswaschstufe, welche zur Reinigung des Claus-Restgases dient, mit einem Lösungsmittel durchgeführt werden.
[0011] Wird hierbei ein wässriges alkalisches Lösungsmittel verwendet, so wird das Schwefeldioxid ausreichend neutralisiert, während für die Stickstoffverbindungen und den Schwefelwasserstoff in den zu reinigenden Gasen weiterhin ein gutes Lösungsvermögen durch die Waschlösung vorhanden ist, so dass auch bei Verwendung nur eines Lösungs- mittels im gesamten Claus-Prozess mit Hydrierung keine Einbußen bei der Absorptionsfähigkeit des Lösungsmittels zu befürchten sind.
[0012] Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches ein Industriegas aus Industrieprozessen, das schwefelhaltige und stickstoffhaltige Sauergase enthält, durch einen Gaswaschprozess reinigt, das beladene Lösungsmittel desorbiert, das erhaltene Sauergas durch einen Claus-Prozess führt, das erhaltene Claus-Restgas hydriert, und das hydrierte Claus-Restgas nochmals durch eine Gaswäsche führt, wobei für beide Gaswäschen ein einziges Lösungsmittel und eine gemeinsame Desorptionskolonne verwendet wird.
[0013] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren, durch das ein Indust- riegas aus einem Industrieprozess in einer ersten Gaswäsche von Sauergasen gereinigt wird, und das erhaltene Sauergas desorbiert und in eine Claus-Einheit mit nachfolgender Hydrierung geführt wird, und das erhaltene hydrierte Claus-Restgas in eine Absorptionskolonne geleitet wird, in der das hydrierte Claus-Restgas durch einen erneuten Gas- waschprozess von Sauergasen befreit wird, wodurch ebenfalls ein beladenes Lösungsmittel erhalten wird, und das dadurch erhaltene beladene Lösungsmittel in die gleiche Desorptionskolonne führt, in der das beladene Lösungsmittel aus der ersten Gaswäsche de- sorbiert wird. [0014] Durch die Verwendung einer gemeinsamen Desorptionskolonne lässt sich eine Desorptionskolonne einsparen, was zu einer Verringerung des Anlagenplatzes und des apparativen Aufwandes führt, und weiterhin auch eine Vereinheitlichung der Anlagenteile für die Gaswaschprozesse erreichen, da in beiden Gaswaschprozessen ein gemeinsames Lösungsmittel verwendet wird. Dadurch kann eine Standardisierung und Verein- heitlichung des gesamten Gaswaschprozesses in einer Claus-Anlage erreicht werden, was wiederum bei der Aufstellung der Anlage und der Aufrechterhaltung des Betriebes zu einer deutlichen Kosteneinsparung führt. Als geeignete Industrieprozesse kommen beispielhaft die Bereitstellung von Koksofengas oder die Bereitstellung von Raffineriegasen in Frage. [0015] Beansprucht wird insbesondere ein Verfahren zur Wäsche von schwefelhaltigen Gasen mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel, wobei
• ein schwefel- und stickstoffhaltiges Sauergas in einer Gaswäsche mit einem wässrigen alkalischen Lösungsmittel gewaschen wird, so dass die Schwefelverbindungen und die Stickstoffverbindungen in das wässrige alkalische Lösungs- mittel übergehen, und
• das wässrige alkalische Lösungsmittel in einer Desorptionskolonne von den Schwefelverbindungen und den Stickstoffverbindungen befreit wird, so dass ein gereinigtes alkalisches Lösungsmittel erhalten wird, welches zurück in die Gaswäsche gegeben wird, und · das desorbierte Gas, welches die Schwefelverbindungen und die Stickstoffverbindungen enthält, in einen Claus-Ofen gegeben wird, in dem diese mit einem sauerstoffhaltigen Gas partiell verbrannt werden, und dann in einen Claus- Reaktor zur Erzeugung von elementarem Schwefel gegeben wird, und
• das nach Durchlaufen des Claus-Reaktors erhaltene Claus-Restgas hydriert wird, so dass die restlichen Schwefelverbindungen zu Schwefelwasserstoff hydriert werden, und die hydrierten Claus-Restgase in eine Absorptionskolonne mit einem wässrigen alkalischen Lösungsmittel gegeben werden, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
• das aus der Absorptionskolonne für das hydrierte Claus-Restgas erhaltene Schwefel- und stickstoffhaltige alkalische Lösungsmittel in die Desorptionskolon- ne für das wässrige alkalische Lösungsmittel aus der ersten Gaswäsche gege- ben wird, so dass für die Gaswäsche für das schwefel- und stickstoffhaltige Sauergas und die Absorptionskolonne für das hydrierte Claus-Restgas eine gemeinsame Desorptionskolonne verwendet wird.
[0016] In einer Ausführungsform der Erfindung wird als wässriges alkalisches Lösungsmittel eine wässrige Natronlauge eingesetzt. Diese wässrige Natronlaugelösung kann ammoniakhaltig sein, wie dies in der US4481172A oder in der GB1467083A angegeben wird. Die wässrige Natronlaugelösung kann auch Lösungsvermittler enthalten, wie dies beispielhaft in der EP0216486B1 angegeben wird. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das absorbierende wässrige alkalische Lösungsmittel ein aminhalti- ges Lösungsmittel. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält das wässrige alkalische Lösungsmittel Methyldiethanolamin. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem wässrigen alkalischen Lösungsmittel um eine wässrige ammoniakhaltige Lösung. In jedem Fall ist es erforderlich, ein alkalisches wässriges Absorptionsmittel als Lösungsmittel für die Gaswäsche zu verwenden, um eine ausreichende Absorptionsfähigkeit sowohl für die nichtoxidischen Schwefel- und Stickstoffverbindungen als auch für das Schwefeldioxid zu erreichen.
[0017] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das desorbierte Lösungsmittel aus der Gaswäsche oder das schwefel- und stickstoffhaltige Gas aus der Desorptionskolonne oder beides vor der Zuführung in den Claus-Ofen durch einen Kühler geführt. Dadurch wird das desorbierte Gas von kondensierbaren Bestandteilen befreit, und der Claus-Prozess entsprechend entlastet. Der Kühler ist in diesem Fall als Wärmetauscher geartet. Der Kühler wird hierbei in einer vorteilhaften Ausführungsform mit einem Teilstrom des beladenen Lösungsmittels aus der Gaswäsche betrieben, welches aus der Absorptionskolonne für die Gaswäsche entnommen wird, und in den Kühler zur Kühlung des desorbierten Sauergases aus der Desorptionskolonne geführt wird. [0018] In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teilstrom des desorbierten Lösungsmittels aus der Desorptionskolonne in die Absorptionskolonne für das hydrierte Claus-Restgas zurückgeführt. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, weitere Teilströme des desorbierten Lösungsmittels aus der Desorp- tionskolonne in die Absorptionskolonne für die Gaswäsche des Industriegases zurückzuführen. Hierbei kann auch eine weitere Austriebsstufe, welche beispielhaft zur besseren Desorption mit heißem Wasserdampf betrieben wird, zu Hilfe genommen werden.
[0019] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die aus dem Kühler auskondensierten Bestandteile, welche in dem wässrigen alkalischen Lösungsmittel enthalten sind, und das auskondensierte wässrige alkalische Lösungsmittel in die Absorptionskolonne für das hydrierte Claus-Restgas zurückgeführt. Dadurch werden die nicht brennbaren Bestandteile des desorbierten Gases nicht in den Claus-Prozess geführt, so dass dieser je nach Heizwert des Sauergases ohne ein fremdes Heizgas betrieben Werden kann.
[0020] Die Claus-Einheit wird in der Regel so betrieben, dass diese zweistufig ausgeführt wird, wie dies in den diskutierten Reaktionsgleichungen (1 ) und (2) aufgeführt ist. Es ist jedoch bei einer geringeren Auslastung der Anlage auch möglich, die Erzeugung von Schwefel durch stöchiometrische Verbrennung nach der Reaktionsgleichung
2 H2S + 02 ^ 2 H20 + % S8 (3) durchzuführen. In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Claus-Ofen zeitweise mit dem gesamten schwefelhaltigen Gas und einer unterstöchiometrischen Menge an Sauerstoff betrieben, so dass in dem Claus-Ofen direkt elementarer Schwefel erhalten wird. Dieser wird aus dem Prozess ausgeschleust. [0021] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das aus der Absorptionskolonne für das hydrierte Claus-Restgas erhaltene desorbierte Gas wenigstens zeitweise einer Verbrennung zugeführt. Das desorbierte Gas, welches aus der Absorptionskolonne für das hydrierte Claus-Restgas entnommen wird, kann auch in die Claus-Einheit geführt werden. Dort werden die Stickstoffverbindungen jedoch nicht vollständig in Stick- Stoff umgewandelt, sondern je nach Brennwert des zu verbrennenden Gases nicht umgesetzt oder in Stickoxide umgewandelt. Um die Stickstoffverbindungen vollständig aus dem Prozess auszuschleusen, kann deshalb das desorbierte Gas aus der Absorptionskolonne zeitweise einem eigenen Verbrennungsofen zugeführt werden.
[0022] In einer weiteren Ausführungsform wird das aus der Absorptionskolonne für das hydrierte Claus-Restgas erhaltene desorbierte Gas wenigstens zeitweise in den Claus-Ofen zurückgeführt. Dadurch steht eine Möglichkeit zur Verfügung, die Verbren- nung des Claus-Ofens mit einem vorerhitzten Gas zu regeln und die restlichen, brennbaren Verbindungen in dem Claus-Restgas einer vollständigen Verbrennung zuzuführen.
[0023] Beansprucht wird auch eine Anlagenkonfiguration, mit der dieses Verfahren ausführbar ist, welche durch die Verwendung nur einer Desorptionskolonne für den Gas- waschprozess für das Industriegas und für das hydrierte Claus-Restgas gekennzeichnet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren und die dazugehörige Anlage können weiterhin an jeder Stelle des Prozessflusses Messeinrichtungen, Steuereinrichtungen, Kontrolleinrichtungen, Ventile, Pumpen, oder Heiz- oder Kühlvorrichtungen enthalten, die dem Fachmann zum Betrieb solcher Prozesse geläufig sind. [0024] Die Erfindung besitzt den Vorteil, eine Gaswäsche durch Absorption mit einem absorbierenden Lösungsmittel sowohl von einem Industrieprozess als auch von einem hydrierten Claus-Restgas, in welchem noch Stickstoffverbindungen enthalten sind, wobei für beide Prozesse eine einzige Desorptionskolonne genutzt wird, so dass für beide Prozesse ein Lösungsmittel genutzt werden kann, wodurch eine Standardisierung und Vereinheitlichung des Gaswaschprozesses in einer Claus-Anlage erreicht werden kann, was zu einer erheblichen Kosteneinsparung führt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Schwefel- und die Stickstoffemissionen eines Verfahrens mit einem Claus- Prozess in die Atmosphäre niedrig gehalten.
[0025] Die Erfindung wird durch eine Zeichnung weiter erläutert, wobei diese Zeich- nung nur eine beispielhafte Ausführungsform darstellt und nicht auf diese beschränkt ist.
[0026] Ein zu reinigendes Industriegas (1) wird in eine Gaswaschkolonne (2) zur Reinigung mit einem absorbierenden Lösungsmittel gegeben. Dadurch wird dieses von Sauergasverbindungen befreit, so dass man ein gereinigtes Industriegas (3) erhält. Das bela- dene Lösungsmittel (4) wird in eine Desorptionskolonne (5) geführt. Das beladene Lö- sungsmittel (4) wird durch einen Verteiler (4a) in zwei Ströme geteilt (4b,4c), wobei der Hauptstrom (4b) in die Desorptionskolonne (5) gegeben wird. In der Desorptionskolonne (5) wird das beladene Lösungsmittel (4) desorbiert, so dass man die Sauergase (6) zurückerhält. Diese enthalten zu einem großen Teil je nach vorgelegtem Industriegas (1) Schwefelwasserstoff (H2S) und Ammoniak (NH3). Die Sauergase (6) werden in einen Küh- ler (7) geführt, welcher das desorbierte Sauergas (6) durch Zugabe des zweiten Teilstroms (4c) des beladenen Lösungsmittels (4) herunterkühlt, so dass die kondensierbaren Bestandteile (7a) auskondensieren. Das getrocknete Sauergas (8) wird in einen Claus- Verbrennungsofen (9) geführt, in welchen ein sauerstoffhaltiges Gas (9a) zugeführt wird. Dort werden die Schwefelverbindungen zu Schwefeldioxid (10,SO2) oxidiert, und das erhaltene Schwefeldioxid in einen Claus-Reaktor (11) geführt. Bei der Verbrennung der stickstoffhaltigen Restgase in dem desorbierten Sauergas (6) entsteht Stickstoff (9b). Ein Teilstrom (8a) des getrockneten Sauergases (8) wird im Gasfluss vor dem Claus-Ofen (9) abgezweigt, und ebenfalls in den Claus-Reaktor (11) geführt. In dem Claus-Reaktor reagiert der Schwefelwasserstoff über einem Katalysator mit dem Schwefeldioxid (10) zu elementarem Schwefel (11a,S8), welcher abgezogen wird. Das entschwefelte Claus- Restgas (11 b) wird in einen Hydrierreaktor (12) geführt. Dort werden die restlichen Schwefel- und Stickstoffverbindungen hydriert, so dass diese als Schwefelwasserstoff (H2S) und Ammoniak (NH3) vorliegen. Diese werden in eine Absorptionskolonne (13) für das hydrierte Claus-Restgas (12b) gegeben. Diese wird durch einen Kühler (13a) gekühlt. Dabei erhält man ein gereinigtes und entschwefeltes Abgas (13b), welches in eine Verbrennung gegeben werden kann. Das beladene Lösungsmittel (14) wird erfindungsgemäß nach dem Durchlaufen eines weiteren Kühlers (14b) in dieselbe Desorptionsko- lonne (5) wie das beladene Lösungsmittel (4) aus der Sauergasabsorption (2) für das Industriegas (1) gegeben. Das desorbierte Lösungsmittel (15) aus der Desorptionskolonne (5) wird aufgeteilt, wobei ein Teilstrom (15a) in eine Austriebsstufe (16) geleitet wird, welche das desorbierte Lösungsmittel (15a) mit einem heißen Dampfstrom (16a) beaufschlagt, so dass sämtliche darin enthaltenen Sauergase (16b) desorbiert werden. Das vollständig desorbierte Lösungsmittel (17) wird in die Absorptionskolonne (2) der Gaswäsche für das Industriegas (1) zurückgeführt. Die durch den Dampf (16a) ausgetriebenen Sauergase (16b) werden in die Desorptionsstufe (5) zurückgeführt. Ein weiterer Teilstrom (15b) aus der Desorptionsstufe (5) wird nach Durchlaufen eines Kühlers (15c) in die Absorptionskolonne (13) für das hydrierte Claus-Restgas (12b) zurückgeführt, und der restli- che Strom (15d) des desorbierten Lösungsmittels (15) wird in die Absorptionskolonne (2) für das Industriegas (1) zurückgeführt. Dieses erwärmt dabei das beladene Lösungsmittel über einen Wärmetauscher (4d). Für die Rückführung der beladenen oder desorbierten Lösungsmittelströme (14,15,17) wird jeweils eine Pumpe (14a,15e,17a) genutzt.
[0027] Bezugszeichenliste
1 Industriegas
2 Gaswäsche
3 Gereinigtes Industriegas
4 Beladenes Lösungsmittel
4a Verteiler
4b Erster Teilstrom des beladenen Lösungsmittels c Zweiter Teilstrom des beladenen Lösungsmittelsd Wärmetauscher
Desorptionskolonne
Desorbiertes Sauergas
Kühler
a Kondensat
Getrocknetes Sauergas
a Teilstrom des getrockneten Sauergases
Claus-Ofen
a Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas
b Stickstoff
0 Schwefeldioxid
1 Claus-Reaktor
1 a Elementarer Schwefel
1b Claus-Restgas
2 Hydrierreaktor
2a Wasserstoff
2b Hydriertes Claus-Restgas
3 Absorptionskolonne
3a Kühler
3b Entschwefeltes Abgas
4 Beladenes Lösungsmittel
4a Pumpe
4b Kühler
5 Desorbiertes Lösungsmittel
5a Erster Teilstrom des desorbierten Lösungsmittels 5b Zweiter Teilstrom des desorbierten Lösungsmittels5c Kühler
5d Dritter Teilstrom des desorbierten Lösungsmittels5e Pumpe
6 Austriebsstufe
6a Wasserdampf
6b Vollständig desorbiertes Sauergas
7 Vollständig gereinigtes Lösungsmittel
7a Pumpe

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17), wobei
• ein Schwefel- und stickstoffhaltiges Sauergas (1) in einer Gaswäsche (2) mit einem wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4) gewaschen wird, so dass die
Schwefelverbindungen und die Stickstoffverbindungen in das wässrige alkalische Lösungsmittel (4) übergehen, und
• das wässrige alkalische Lösungsmittel (4) in einer Desorptionskolonne (5) von den Schwefelverbindungen und den Stickstoffverbindungen befreit wird, so dass ein gereinigtes alkalisches Lösungsmittel (15d,17) erhalten wird, welches zurück in die Gaswäsche (2) gegeben wird, und
• das desorbierte Gas (6), welches die Schwefelverbindungen und die Stickstoffverbindungen enthält, in einen Claus-Ofen (9) gegeben wird, in dem diese mit einem sauerstoffhaltigen Gas (9a) partiell verbrannt werden, und dann in einen Claus-Reaktor (11) zur Erzeugung von elementarem Schwefel (11a,S8) gegeben wird, und
• das nach Durchlaufen des Claus-Reaktors (11) erhaltene Claus-Restgas (11b) hydriert (12) wird, so dass die restlichen Schwefelverbindungen zu Schwefelwasserstoff (12b) hydriert werden, und die hydrierten Claus-Restgase (12b) in eine Absorptionskolonne (13) mit einem wässrigen alkalischen Lösungsmittel
(14) gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass
• das aus der Absorptionskolonne (13) für das hydrierte Claus-Restgas (12b) erhaltene Schwefel- und stickstoffhaltige alkalische Lösungsmittel (14) in die Desorptionskolonne (5) für das wässrige alkalische Lösungsmittel (4) aus der ersten Gaswäsche (2) gegeben wird, so dass für die Gaswäsche (2) für das schwefel- und stickstoffhaltige Sauergas (1) und die Absorptionskolonne (13) für das hydrierte Claus-Restgas (12b) eine gemeinsame Desorptionskolonne (5) verwendet wird.
2. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach An- spruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als wässriges alkalisches Lösungsmittel (4,14,15,17) eine wässrige Natronlauge eingesetzt wird.
3. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige alkalische Lösungsmittel (4,14,15,17) ein aminhaltiges Lösungsmittel enthält.
4. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige alkalische Lösungsmittel (4,14,15,17) Methyldiethanolamin enthält.
5. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wässrige alkalische Lösungsmittel (4,14,15,17) eine wässrige ammoniakhaltige Lösung ist.
6. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1 ) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das desorbierte Sauergas (6) aus der Desorptionskolonne (5) vor der Zuführung in den Claus- Ofen (9) durch einen Kühler (7) als Wärmetauscher geführt wird.
7. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom (4c) des beladenen Lösungsmittels (4) aus der Gaswäsche (2) in den Kühler (7) zur Kühlung des desorbierten Sauergases (6) aus der Desorptionskolonne (5) geführt wird.
8. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom (15b) des desorbierten Lösungsmittels (15) in die Absorptionskolonne (13) für das hydrierte Claus-Restgas (12b) zurückgeführt wird.
9. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Claus-Ofen (9) zeitweise mit dem gesamten schwefelhaltigen Gas (8) und einer unterstöchi- ometrischen Menge an Sauerstoff (9a) betrieben wird, so dass in dem Claus- Ofen (9) direkt elementarer Schwefel (S8) erhalten wird.
10. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Absorptionskolonne (13) für das hydrierte Claus-Restgas (12b) erhaltene desorbierte Gas (13b) wenigstens zeitweise einer Verbrennung zugeführt wird.
11. Verfahren zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einem im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Absorptionskolonne (13) für das hydrierte Claus-Restgas (12b) erhaltene desorbierte Gas (13b) wenigstens zeitweise in den Claus-Ofen (9) zurückgeführt wird.
12. Anlage zur Ausführung eines Verfahrens zur Wäsche (2) von schwefelhaltigen Gasen (1) mit einer im Kreislauf geführten wässrigen alkalischen Lösungsmittel (4,14,15,17) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese eine gemeinsame Desorptionskolonne (5) für das Lösungsmittel (4) aus dem Gaswaschprozess (2) für das Industriegas (1) und für das Lösungsmittel (14) aus der Absorptionskolonne (13) für das hydrierte Claus- Restgas (12b) enthält.
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